推土机主离合器的结构设计（全套含CAD图纸）
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一目录摘要IABSTRACTII第1章概述111离合器的用途及分类1111离合器的用途1112离合器的分类212离合器的工作原理313影响离合器工作性能的几种因素4131原始特性4132负载特性4133离合器的结构因素5134操纵方式5135安装位置和精度6第2章离合器总体设计721概述722离合器结构方案8221离合器从动盘选择9222压紧弹簧和布置形式选择10第3章离合器主要参数及尺寸的选择1331后备系数1432单位压力0P1533摩擦片外经D，内径D和厚度B1534摩擦因数F,摩擦面数Z和离合器间隙T1635由已知条件计算摩擦面上的工作压力17二第4章压紧弹簧和扭转减振器设计1841压紧弹簧的设计18411膜片弹簧外形几何尺寸参数的初步选择和确定18412膜片弹簧强度校核1942扭转减振器设计20421扭转减振器的特性21422扭转减振器主要参数224221极限转矩JT234222扭转刚度K234224预紧转矩N244225极限转角针J24423扭转减振器弹簧的设计计算254231减振弹簧的分布半径0R25第5章约束条件2951摩擦片外径D，内外径比C的校核2952后备系数校核2953摩擦片内径D校核2954离合器单位摩擦面积传递的转矩TC0校核2955单位压力0P校核3056摩擦片接合的单位摩擦面积滑磨功校核30第6章离合器操纵机构选择3161对操纵机构的要求3262操纵机构结构形式选择3263对操纵机构的主要计算3364液压式操纵机构结构工作原理34三第7章PRO/ENGINEER实体设计三维建摸3571下面我们介绍PRO/ENGINEERWILDFIRE的新特性。35711方便易用35712激发灵感，创造一流产品36713完全适应解决目前最棘手的制造问题3772以离合器压紧弹簧为例建模398参考文献41结束语42I摘要离合器是一种使从动轴和同轴的主动轴快速连接或脱开的装置，通过连接两根轴并使其锁定，使得它们以相同的速度旋转，通过控制滑转量使得发动机和静止的变速箱之间实现平滑啮合与动力传输。其主要功用是1保证车辆平稳起步，保证传动系换档时工作平顺。2防止传动系过载，限制传动系所承受的最大扭矩，保证安全。本课题主要研究推土机单盘膜片弹簧离合器，深入研究离合器的结构和工作原理，对离合器的从动盘、离合器盖、膜片弹簧等主要部件进行设计，并研究了推土机离合器膜片弹簧在工作过程中的受载情况，在此基础上进行推土机离合器的总体设计。本论文在使用传统方法设计离合器的同时，还使用了PRO/EWILDFIRE实体设计建立了推土机离合器主要零件的三维模型。关键词推土机离合器膜片弹簧扭转减振器设计IIABSTRACTTHECLUTCHISAKINDOFDEVICEWHICHCANMAKESTHEDRIVINGSHAFTANDTHECOAXIALDRIVENSHAFTENGAGEDSMOOTHLYANDGRADUALLY,ANDMAKESTHEMDISENGAGEDRAPIDLYWHENTHEDRIVINGSHAFTANDTHEDRIVENSHAFTENGAGED,THEYWILLROTATEATTHESAMESPEED,ATTHESAMETIME,ITMAYBEREALIZEDTHATTHEPOWERCANSMOOTHLYTRANSMITBETWEENREVOLVINGENGINEANDSTILLNESSTRANSMISSIONBYCONTROLLINGTHESLIDICITYOFTHECLUTCHITSMAINFUNCTIONIS1ENSURETHATTHEAUTOMOBILEBREAKSTHEICESTABLYENSURETHATTHEPROCESSOFSHIFTINGISSMOOTH2PREVENTTHEDRIVESYSTEMFROMBEINGOVERBURDENED,RESTRICTINGTHEMAXIMUMLORDWHATTHEDRIVESYSTEMSUBJECTED,ANDGUARANTEESAFETYTHEPAPERSTUDIEDMAINLYTHESINGLEPLATEDIAPHRAGMSPRINGCLUTCHOFBULLDOZERTHOROUGHRESEARCHINGSTRUCTUREANDWORKPRINCIPLEOFTHISTYPECLUTCH,IHAVEDESIGNEDTHEMAINCOMPONENTSOFTHECLUTCHSUCHASDIAPHRAGMSPRING,TORSIONSHOCKABSORBERANDSOON,ANDANALYZEDTHEFORCECIRCUMSTANCETHEDIAPHRAGMSPRINGSUBJECTEDINTHEWORKINGPROCESSANDACCORDINGTOCONSTRAINTCONDITIONASSURANCEWHETHERCLUTCHMEETAREQUESTORNOTFINALLYCHOSETHECONTROLLINGMECHANISMOFTHECLUTCHKEYWORDSBULLDOZERCLUTCHDIAPHRAGMSPRINGTORSIONSHOCKABSORBERDESIGN1第1章概述11离合器的用途及分类111离合器的用途离合器是机械传动系统中一种重要的传动装置。主要用于原动机和工作机之间,机械内部的主动物和从动额之间实现运动和动力的传递和脱离。随着离合器结构的不断完善，它在各种机械中与其它装置相配合还可完成更多的工作。一般地说，离合器可以实现机械的起动和停车、齿轮箱速度的变换、传动轴间在运动中的同步和相互超越、机器起动时和超载时的安全保护，此外，还可以防止从动轴的逆转、控制传递扭矩的大小和满足接合时间等方面的要求。因此，离合器在各类机器设备中，诸如冶金、矿山、机械、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输等各个领域都得到十分广泛的应用。离合器的传动原理主要是依靠本身的工作元件在接合时的啮合或摩擦作用来传递远动和扭矩，也有依靠磁力和液力来起连接作用的，如磁滞离合器和液力变矩器。但刁损上可以把磁滞离合器并入调速电机一类，而浓力变矩器在分类上已不属于离合器，是另一类重要的传动装置。为了保证离合器具有良好的工作性能，对车辆离合器设计提出如下基本要求1在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。2接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。3分离时要迅速、彻底。4离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。5应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。6应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。7操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。8作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。9应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。10结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。2112离合器的分类随着现代工业的高速发展，离合器的种类日益繁多。由于使用要求不同，选择离合器的结构形式、操纵方式也就有所不问。为此，对离合器进行分类，以便了解离合器的构成状况。离合器的分类方法一般是按接合元件的性质如分为啮合式、摩损式；按操纵方式如分为外力操纵、自行操纵。外力操纵又可分为机械、气动、液压、电磁操纵等；按元件数量机单盘、多盘，按离合器润滑方式灿干式、湿式；技某些重要零件的有无如带弹簧无弹簧，带滑环、无滑环；技冷却方式如普通型、气冷型、水冷型等来分类。但到目前为止，还没有统一的方法，表LL所示为按常用习惯加以归纳。312离合器的工作原理离合器的工作过程随操纵方式和接合元件的不同而有所不同。使用最广泛的常开式可操纵离合器的工作过程一般为接合工作脱开的循环过程。如图11所示,图11离合器基本组成和工作原理示意图首先是通过操纵装置手柄、气缸、液压缸、电磁铁等对接合元件的主动或从动部分施力，使两者作相对移动并啮合或压紧，靠啮合或摩擦传力使主动轴带动从动袖一起旋转，最后达到规定的转速并承担负载扭矩，这个过程就是接合过程。当需要脱开时，操纵装置按相反的方向作用，接合元件的主动件就可迅速和从动部分脱开。对于常闭式可操纵离合器例如汽车离合器，其工作过程和常开式有所不同，通常为工作脱开接合的循环过程。由于是常闭状态所以使离合器经常处于承担负载的状态。只有在偶然或较短暂的时间条件下，才需要通过操纵装置加力使接合元件的主动部分和从动部分脱离即操纵装置对主动接合元件所施的力为脱开力，而离合器所需的重新接合压紧力则是由弹簧力来实现的。对于不需外力操纵的自动离合器，其工作过程可以是常开式的如离心离合器，也4可以是常闭式的如安全离合器。此种离合器改变原始接合状态的操纵力是来自其内部某些工作参数的变化，如安全离合器的脱开依靠负载的变化获得超限定的扭矩；13影响离合器工作性能的几种因素131原始特性不同的原动机具有不同的工作特论它是影响离合器工作贮备能力的一个重要因素，例如使用最广泛的三相鼠笼式感应电动机具有较硬的自然视械特性，而活塞式内燃机则具有较软的机械特性。硬特性的原动机在加载后速度并不降低或降低程度不大。只要起动扭矩负载扭矩及惯性扭矩之和不超过原动机的最大扭矩在离合器的整个接合过程中，原动机的速度就不会降低。起动时的惯性扭矩，突出地表现在离合器主、从动摩擦片的相对打滑上。如果不希望或不允许起动时出现过长时间的打滑现象就要增加离合器工作的储备能力，使其迅速接合避免在高转差条件下相互摩擦软特性的原动机在加裁后转速有较大的降低。离合器接合过程包括了原动机的降速过程，允许有较小的工作贮备来工作，因为主、从动袖离合器是在较低的转差条件下接合并在接合后共同以一较低的转速上升到预定转速的。离合器的接合是在原动机起动后进行的，因此内燃机通常不能带负载起动，一般必须用离合器来实现与工作机的连接。132负载特性离合器需要传递的负载扭矩有两种，一种是工作机的正常工作负载，另一种性是工作机起功时包括离合器从动部分在内的所有从动质量纳惯性负载。如果在起动时就有工作负载，则离合器强传递的扭矩就应包括在内。工作机的负载情况是不同的，有的是比较均匀的负载例如钻床、磨床，有的是冲击性负载例如冲床、破碎机。冲击性负载如果不采取有效缓冲措施如设置飞轮等贮能装置F则会因离合器瞬时性负载增加而不得不加大离合器容量，因而需加大离合器的实际尺寸。在起动时所有从动件的惯量对离合器痛传递扭矩的能力影响是很大的，特别是在5高转差条件，接合大的从动件惯量，惯性负载可以达到很可观的数值，有时甚至使工作负载与其对比之下显得微不足道。在接合过程中，如果要求接合时间过短则可能导致离合器传递扭矩过大，因而不得不加大离合器的容量和尺寸，如果接合容量仅仅根据工作负载来选择，则导致离合器严重打滑或接合时间过长。当机械工作冰系统所产生的扭转振动可能出现很大的振动负乳使离合器或其它传动件遭受破坏。振动的原因是系统受到周期性激振力的作用。这种激振力可以是原动机发出的如活塞式内燃机，也可以是工作的脉冲负载。如果系统的固有振动领串和激振领宰相等，就会产生共振性振动负载。传动袖的转速达到和轴系的临界转速队就会引起共振。设计时传动轴的正常工作转速应当远离临界转速才能使离合器所在的轴系避免共振。对于重要的离合器应该考虑到振动的影响，通过计算采取必要的步骤以消除振动。133离合器的结构因素影响最大的是接合元件的接合特性。离合器的接合元件分啮合和摩擦两大类，前者属于刚性接合，后者属于柔性接合。刚性接合的元件大都是具有相当硬度和强度的金属件，所以在离合器接合瞬间时，啮合元件主、从动件之间不可避免地产生相当大的冲击裁菏，特别是对转速和传递负载越大的情况下就更为严重。此种冲击载荷可导致接合元件的迅速损坏，首进入啮合的部位尤其如此此外，还会引起机械冲击和噪声因此，刚性按合的离合器常用于主、从动袖相对转速不高的场合。否则需要领先在静止状态下进行接合并在停车后才分离。柔性接合和刚性接合不同，其传动原理主要是依靠接合元件间接触后的相互压紧，利用压紧后产生的摩擦力传递按矩。此外允许在接合过程中有一定程度的打滑。虽然相对打滑在摩擦中会引起能量的损耗，使摩擦元件的温度迅速升高，甚至有可能发展到使元件遭受很大磨耗导致损坏的程度，但是只要严格控制使用条件，仍能达到预定的寿命。柔性接合的优点是能够使从动部分的转速较缓慢地上升，减小机械冲击，使机器的工作状态比较平稳。但是，不能以恒定的传动比进行传动是柔性接合的一个缺点，而这方面又恰是刚性接合所具有的优点，这也是刚性离合器不能被代替的重要原因，所以，这两种接合形式的离合器要根据不同的工作要求来选择。6134操纵方式不同的操纵方式也影响离合器的工作性能而且在某种程度上也决定了离合器的使用范围。例如机械离合器，其操纵方法多数是靠人力通过杠杆或踏板进行，由于操纵力的限纵使机械离合器既不适应频率高的频繁操纵也不能适应对大型离合器进行操纵，因而只限于操纵功率较小的机器设备也不便于远离控制和自动控制。又如气动离合器其操纵通过压缩空气进行由于结构简单，排气无污染，具有很大的操纵力，特别适宜对大型离合器的操纵，也适于远距离操纵，还允许在易爆环境中工恨气功离合器离合迅速，允许有较高的操纵频率。电磁离合器，由于接合元件直接受电磁吸力的控制，通过电路控制容易实现远距离操纵易于并入电气自控系统中与其它机件联锁控制，达到快速动化使接合性能得到进一步发挥。这些都是选择离合器时需加以考虑的。135安装位置和精度各种离合器由于结构特点和工作性能不同，常要求一定的安装位置和精度。例如，离心离合器利于安装在高速铀上而不利于装在低速轴上，安全离合器则较利于安装在低速铀上而不利于装在高速轴上等。因而应该根据离合器的特点，选择好合适的安装位置。又如，多数离合器不具有对两轴间的倾斜和不平行方面的补偿能力，必须注意保证必要的安装箱度，否则就会影响离合器的正常工作。7第2章离合器总体设计21概述离合器是车辆传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证车辆起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保车辆平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。本次设计是针对推土机单片膜片弹簧离合器进行设计，如图（21）示，图21膜片弹簧离合器实物图设计主要包括离合器结构形式的选择，离合器设计计算，膜片弹簧设计计算，减振器设计计算，操纵机构的设计计算，离合器的结构元件的设计与选择。由于此次设计的离合器仍属于摩擦式,为保证其具有良好的工作性能，此离合器设计应满足如下基本要求1合适的转矩储备能力；2分离迅速彻底，接合平顺柔和；83良好的散热能力；4从动部分转动惯量小；5操纵轻便，以减轻驾驶员的疲劳；随着车辆发动机转速和功率的不断提高、车辆电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。22离合器结构方案摩擦离合器最为常用，如图22所示,它主要由主动部分发动机飞轮、离合器盖和压盘等、从动部分从动盘、压紧机构压紧弹簧和操纵机构分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。图22离合器总成图9221离合器从动盘选择离合器的结构方案分析摩擦离合器同其它形式离合器相比,它的传动平稳，联接不受转速的限制，可以保护机械不致因过载而损坏，因而应用十分广泛,本次设计的双片膜片弹簧也是摩擦离合器的一种。对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大。在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器，如图（23所示，结构简单，尺寸紧凑，散热良好，用时能保证分离彻底、接合平顺。图2211单片离合器按其从动盘的数目根据压紧弹簧布置形式根据使用的压紧弹簧形式圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧膜片弹簧离合器根据分离时所受作用力的方向拉式推式圆周布置中央布置斜向布置等单片双片多片10双片离合器，如图（24所示，与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；接合更为平顺，柔和在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。但它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。根据设计要求，此次设计的离合器采用双片结构。222压紧弹簧和布置形式选择周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，当发动机最大转速很高时，使离合器传递转矩能力随之降低。中央弹簧离合器的压紧弹簧，布置在离合器的中心。通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整，多用于重型汽车上。斜置弹簧离合器的显著优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。图2212双片离合器11膜片弹簧离合器，如图（25所示，其中的膜片弹簧是一种具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指组成，它与其它形式的离合器相比具有如下优点1理想的非线性特性。2弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单，轴向尺寸小。3高速旋转转时，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。4由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命。5易于实现良好的通风散热，使用寿命长，平衡性好。段面高速旋转。图2221膜片弹簧离合器但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。拉式膜片弹簧离合器，如图26所示，其膜片弹簧的安装方向与推式相反。在接合时，膜片弹簧的大端支承在离合器盖上，而以中部压紧在压盘上。将分离轴承向外拉离飞轮，即可实现分离。与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有如下优点1由于取消了中间支承各零件，并只用一个或不用支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小。2由于拉式膜片弹簧是以中部与压盘相压，因此在同样压盘尺寸条件下可采用直径12较大的膜片弹簧，从而提高了压紧力与传递转矩的能力，而并不增大踏板力。3在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，故分离效率更高。4拉式的杠杆比大于推式杠杆比，且中间支承少，减少了摩擦损失，传动效率较高，使踏板操纵更轻便。拉式踏板力比推式一般约可减少2530。图2222拉式和推式膜片弹簧离合器综合分析并根据设计要求，本次设计采用膜片弹簧离合器。13第3章离合器主要参数及尺寸的选择摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩（3CCFFZRT1）式中，为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取025030；F为压盘施加在摩擦F面上的工作压力；，为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦面数，单片摩擦离合器Z2双C片摩擦离合器Z4。设为摩擦面承受的单位压力,而且压力分布均匀,则单位元摩擦面积DS上产生的单0P位元摩擦力矩为DTF0PS整个摩擦面产生的摩擦力矩为T222（32）03RRF0RR式中，R为摩擦片外半径；R为摩擦片内半径。摩擦面所承受的单位压力PO为（33）0P42DDF42RR式中，D为摩擦片外径，D2R；D为摩擦片内径,D2R对于具有Z个摩擦面的离合器其静摩擦力矩为ZT2Z（34）CTF0R由上式（32）（33）（34）可得FZ（）（35）CF2RR摩擦片的平均摩擦半径，根据压力均匀的假设，可表示为CR（36）2当DD06时，可相当准确地由下式计算C（DD）/4RR/2（37）R将式（36）与式（37）代入（35）得14（38）11230CDFZPTC式中，C为摩擦片内外径之比，CDD，一般在053070之间。为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时T。应大于发动机最大转矩，即MAXECT式中，TEMAX为发动机最大转矩；为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。离合器的基本参数主要有性能参数和，尺寸参数D和D及摩擦片厚度以0P0B及结构参数中的摩擦面数Z和离合器间隙T，最后还有摩擦因数。F31后备系数后备系数是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择夕时，应考虑以下几点1摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。2要防止离合器滑磨过大。3要能防止传动系过载。显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；货车总质量越大，也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应大于单片离合器。如表31所示工程机械主离合器的转矩储备系数值主离合器型式值机械类型干式湿式15重型履带工程机械轻型履带工程机械轮胎式工程机械354025302030253015251520本次设计选用湿式离合器用于推土机,因此取2532单位压力0P单位压力P0对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，加应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，P0应取小些；后备系数较大时，可适当增大P0。表32摩擦片材料不同时,P0的取值范围如下表摩擦片材料单位压力P0/MPA模压015025010035MPA石棉基材料编织025035铜基粉末冶金材料铁基035050金属陶瓷材料070150本离合器采用粉末冶金材料铜基P0选取为035MPA。33摩擦片外经D，内径D和厚度B当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩TEMAX本次设计的TEMAX按要求为308NM已知，结合式（31）和式（35），适当选取后备系数和单位压力P0，即可估算出摩擦片尺寸。摩擦片外径DMM也可根据发动机最大转矩TEMAXNM已知,后备系数和单位压力P0已选取,根据式（39）MAXEDTK16式中，KD为直径系数直径系数的取值范围如表32KD车型直径系数乘用车146160185单片离合器最大总质量为614T的商用车135150双片离合器最大质量为大于14的商用车225240本离合器取135KD135443MM圆整取450MMMAXETK1078当摩擦片外径D确定后，摩擦片内径D可根据D/D在057070之间选择。在选用同样的外径D时，选用较小的内径D虽可增大摩擦面积，提高传递转矩的能力但会使摩擦面上的压力分布不均匀，使内外缘圆周的相对滑磨速度差别太大而造成摩擦面磨损不均匀，且不利于散热和扭转减振器的安装。摩擦片尺寸应符合尺寸标准系列GBT57641998汽车用离合器面片，所选的D应使摩擦片最大圆周速度不超过6570MS，以免摩擦片发生飞离。根据我国摩擦片尺寸标准系列，本离合器选取D/D06则计算得DD0645006270MM摩擦片的厚度白上要有32MM、35MM和40MM三种，本离合器的摩擦片厚度选用B40MM34摩擦因数F,摩擦面数Z和离合器间隙T离合器的摩擦因数F取决于摩擦片的材料，工作温度，单位压力和滑磨速度等因素。摩擦片的材料主要有石棉基材料，粉末冶金材料和金属陶瓷材料等。石棉基材料的摩擦因数F受工作温度，单位压力和滑磨速度影响较大，而粉末冶金材料和金属陶瓷材料的摩擦因数F较大接且稳定。各种摩擦材料的摩擦因数F的取值范围如表33所示表33各种摩擦材料的摩擦因数F的取值范围摩擦片材料摩擦因数F模压020025石棉基材料编织02503517铜基025035粉末冶金材料铁基035050金属陶瓷材料04本次设计的离合器采用石棉基材料，摩擦因数F取025摩擦面数Z为离合器从动盘的两倍，决定于离合器所传递转矩的大小及其结构尺寸。由于此次设计的是双片离合器，因此Z4离合器间隙T是指离合器处于正常结合状态时，分离套筒被拉回到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中，离合器仍然能完全结合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有间隙。该间隙一般在34MM本次设计的离合器离合器间隙T选取3MM35由已知条件计算摩擦面上的工作压力D450MMR225MMD270MMR135MM18375MM23RRC2315已知TEMAX1078NM，25,F025,Z4得2510782695NMMAXECT由TCFFZRC得F14667NFZRCT3107584206918第4章压紧弹簧和扭转减振器设计41压紧弹簧的设计本节着重是膜片弹簧的设计。411膜片弹簧外形几何尺寸参数的初步选择和确定1弹簧材料由于工作过程中要求弹簧的承载压力较大，安全性和弹性能好，因此，弹簧的材料选用60SIMNA材料，对膜片弹簧的凹面或双面进行喷丸处理起到冷作硬化的作用，同样也可提高承载能力和疲劳强度。为了提高分离指的耐磨性，可对其端部进行高频淬火，喷镀铬合金和镀铬或四氟乙烯。在膜片弹簧与压盘接触圆形处，为了防止由于拉应力的作用而产生裂纹，可对该处进行挤压处理，以消除应力源。2比值H/H和H的选择比值H/H对膜片弹簧特性影响极大，当H/H2RO50。即270294550239，符合要求。54离合器单位摩擦面积传递的转矩校核TC0为反映离合器传递转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即524020CCCTDDZT式中，TCO为单位摩擦面积传递的转矩NMMM2；TC0为其允许值按表51选取。30将相关数据代入计算得TCO028035，符合要求。表51单位摩擦面积传递转矩的许用值NM2M离合器规DMM210250250325325TCOX10902803003504055单位压力校核P为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，单位压力P。对于不同车型，根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，最大范围为010150MPA，P即010MPA150MPA020P即在设计中010MPA035150MPA，符合要求。56摩擦片接合的单位摩擦面积滑磨功校核为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即5342DDZW式中，为单位摩擦面积滑磨功JMM2；为其许用值JMM2，对于轿车040JMM2，对于轻型货车033JMM2，对于重型货车025JMM2W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功J可根据下式计算5420218GREIMAN式中，MA为推土机总质量KG；RR为轮胎滚动半径M；IG为起步时所用变速器挡位的传动比；I0为主减速器传动比；NE为发动机转速RMIN，计算时轿车取2000RMIN，货车取1500RMIN。以上数据结合实际推土机技术数据并参考，经分析计算知，摩擦片接合的单位摩擦面积滑磨功，符合要求。31第6章离合器操纵机构选择推土机离合器操纵机构是驾驶员用来控制离合器分离和接合的一套机构,是为驾驶员控制离合器分离与接合程度的一套专设机构，它是由位于离合器壳内的分离杠杆（在膜片弹簧离合器中，膜片弹簧兼起分离杠杆的作用）、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等机件组成的分离机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构、助力机构等组成,如图61所示它始于离合器踏板,终止于离合器壳内的分离轴承。由于离合器使用频繁,因此离合器操纵机构首先要求操作轻便。轻便性包括两个方面,一是加在离合器踏板上的力不应过大,另一方面是应有踏板形成的校正机构。离合器操纵机构按分离时所需的能源不同可分为机械式、液压式、弹簧助力式、气压助力机械式、气压助力液压式等等图61离合器操纵机构构成1离合器分离踏板2偏心弹簧3支承A4离合器拉线自动调整机构5传动器壳体上的支承B6离合器操纵臂7离合器分离臂8离合器分离轴承9离合器分离推杆3261对操纵机构的要求1踏板力要小，轿车一般在80150N范围内，货车不大于150200N。2踏板行程对轿车一般在80150MM范围内，对货车最大不超过180MM。3踏板行程应能调整，以保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程可以复原。4应有对踏板行程进行限位的装置，以防止操纵机构因受力过大而损坏。5应具有足够的刚度。6传动效率要高。7发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。62操纵机构结构形式选择常用的离合器操纵机构主要有机械式、液压式等。机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。杆系传动机构结构简单、工作可靠，广泛应用于各种车辆中。但其质量大，机械效率低，车架和驾驶室的变形会影响其正常工作，在远距离操纵时布置较困难。绳索传动机构可克服上述缺点，且可采用适宜驾驶员操纵的吊挂式踏板结构。但其寿命较短，机械效率仍不高。此形式多用于轻型轿车中。液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工作、离合器接合较柔和等优点。此形式广泛应用于各种形式的车辆此次设计的离合器采用液压式操纵机构3363对操纵机构的主要计算液压式操纵机构示意图，如图（62）所示。图631液压式操纵机构示意图踏板行程S由自由行程SL和工作行程S2两部分组成612112021DBACZF式中，SOF为分离轴承自由行程，一般为1530MM，反映到踏板上的自由行程SL一般为2030MM；DL、D2分别为主缸和工作缸的直径；Z为摩擦面面数；为离合器分离时对S偶摩擦面间的间隙，双片075090MM。A1、A2、BL、B2、C1、C2为杠杆尺寸如S图62所示踏板力FF可按下式计算62FSIF式中，F为离合器分离时，压紧弹簧对压盘的总压力；为操纵机构总传动比，I为机械效率，液压式8090，机械式7080；为I21DBAFS克服回位弹簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步设计时，可忽略之。工作缸直径D2的确定与液压系统所允许的最大油压有关。考虑到橡胶软管及其管接头的密封要求，最大允许油压一般为58MPA。3464液压式操纵机构结构工作原理如图11所示,液压式操纵机构结构组成图641液压式操纵机构结构组成工作原理如下1踏板的助力回位装置在离合器处于接合状态时助力臂销轴中心位于固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线之下，弹簧作用给离合器踏板一个逆时针方向的力矩。在踏下离合器踏板初期，顺时针方向的踏板力矩要克服逆时针方向的弹簧力矩。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线时，弹簧对离合器踏板的作用力矩为零。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线以上时，弹簧作用给离合器踏板一个顺时针方向的力矩，起助力作用。2分离离合器，当踩下踏板距离小于35毫米时，助力值为负的，但因为这时属于消除分离轴承的自由行程阶段，所以驾驶员并不会感到踏板沉重；当踏板踏下距离大于35毫米时，助力弹簧帮助驾驶员踩下踏板，使分离离合器的踏板力变小。3接合离合器时，放松离合器踏板，工作缸活塞将在回位弹簧作用下回位。在踏板回位的初始阶段，助力弹簧有阻止踏板回位的作用，这对离合器压盘以较慢的速度压紧从动盘，使离合器柔和地接合有好处；在踏板回位的最后阶段，离合器已完全接合，如果完全放松离合器踏板，则助力弹簧将使离合器踏板迅速回位。主缸分离叉工作缸踏板推杆储液室分离杠杆推杆分离轴承35第7章PRO/ENGINEER实体设计三维建摸实体设计的发烧友们常把实体设计叫做“实体建模”，与平面设计相较而言，这较真实地反映了产品实体设计的整个过程。当产品的实体设计完成之后，一个虚拟的模型“数字模型”就在计算机上建立了，不仅形象逼真生动，更大的意义是可以用CAE系统（COMPUTERAIDEDENGINEERING）在计算机上对产品模型的结构强度、刚度、动力响应、热传导、弹塑性等性能进行分析计算，找出产品模型的薄弱环节并对其进行优化，即用所谓的“专家系统”对计算机中的虚拟模型进行分析并提出合理化建议。在实体设计软件的这所百花园中，国内外的软件有PRO/E、UG、SOLIDWORKS、CAXA、CIMARRON等，功能强大，性能稳定，各有所长。PRO/ENGINEER是由美国参数技术公司推出的一套博大精深的三维CAD/CAM参数化软件系统，它的内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的输出、生产加工产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、模具设计与分析等实用模块。应用领域包括航空航天、车辆、机械、NC加工、电子等诸多行业。PRO/ENGINEERWILDFIRE野火版是美国PTC公司于2003年新推出的PRO/ENGINEER系列产品中的旗舰产品，该软件在原有的2001版本上新增众多的功能，特别强调了设计过程的易用性以及设计人员之间的互联性，原有的PRO/ENGINEER产品的版本升级周期为半年一次，而本次升级却花了两年的时间，其产品性能有了本质性的改善，确实是值得用户用两年的时间来等待的产品。71下面我们介绍PRO/ENGINEERWILDFIRE的新特性。711方便易用外观更漂亮，功能更完善，并且具有更高价值的产品正以惊人的速度涌进全球市场。对产品开发价值链中的每个人来说，一个好消息时，各类产品制造商再一次谈论怎样把重要资源安排到更佳的设计、开发和生产反方法中，它们都将使你成为关注的焦点。1操控板图形用户接口简单事情简单做36操控板是一个图形化工具栏，它能够让你对某个特征的当前属性一目了然，因此，你可以直接在屏幕上随时修改它们的值，而不用下拉一级菜单。通过把每个特征最常用的任务放在前面和中间，可以使你的操作更灵活方便，只需单击，就可以快速在滑出式操控板上得到更多进阶的功能。交互式曲面设计交互式曲面设计增强功能可以导入大比例的草图轨迹，显示主要参数，以便轻松进行更改和最佳化。更改参数后你会发现系统自动更新生成曲线和曲面。PRO/ENGINEERWILDFIRE能让你快速完成造型，在几分钟内完成以前需要几个小时才能完成的工作。高级图像渲染PRO/ENGINEERWILDFIRE能让整个工作小组按照你的想法准确地完成你的产品，并且领先出色。PHOTOLUX与PRO/ENGINEERWILDFIRE结合之后，推出了许多新的功能选择功能，其中包括光线跟踪功能许多新的纹理材料选项进阶灯光控制包括雾、光的反射和景深在内的造型特效超现实的摄影技术，犹如镜头光效和反射光直接建模最快的工作方法使用直接建模，可以利用简单易用的操作，快速处理和最佳化处理，只需抓住模型就可以重新操作它。其结果时，一个速度大幅度提高的工作环境，在这个环境中，你可以把精力集中在模型上，而非接口上。实时翘曲、变形、伸展、弯曲和扭曲既可以使用自由形式方法，也可以使用参数化方法模型预览实时浏览设计更改PRO/ENGINEERWILDFIRE能让你在建立设计时实时预览设计图形，因此，能让你设计得更快。712激发灵感，创造一流产品专注于过程和基础结构数年之后，现在，优秀企业又回到了最重要的事情上制造出优秀产品。这意味着，所制造的产品不仅外观漂亮，而且性能卓越，并且要保证产品最快到达客户手中。37如今产品的上市时间要求大大缩短，所需资源也应也应降低到最小程度，在这种情况下，你如何有效地与小组其他成员合作你如何在过程中发现潜在问题，以保持具有竞争力的成本和较高的产量这些问题的直接答案是PRO/ENGINEERWILDFIRE，它构筑在PTC已经证实的重要CAD解决方案上的新版本质上，它会重新定义你如何创建一流的产品。713完全适应解决目前最棘手的制造问题事实上，现在的全球制造环境与过去几年的工厂大不相同。现在复杂的设计合作伙伴、供货商和客户网络，需要制造工程师拥有深厚的专业技术，来完成他们开发的产品。对你而言，这不仅仅意味着要寻找先进的成型、铸造、冲压和加工方法，而且意味着你必须在整个制造过程中确保复杂部件的适用性和一致性，并要照顾所有客户的要求。想知道怎样才能做到吗你最好的选择是从设计到制造都使用PTC的PRO/ENGINEERWILDFIRE。PTC为“现实的问题提供真实的答案”。1PRO/ENGINEERWILDFIRE为你提供了什么样的功能“智能”型模具设计最大幅度地为提高效率专门设计了一些关键性的新功能，通过更高程度的自动化，充分运用资源、节省时间和减少失败。全自动模座数据库功能自动建立孔、螺纹和间隙切口自动建立图形、物料清单和孔类图表自动化模具开启仿真完全在模型中获取设计标准带有快速预览功能的易用接口包含了18个模座数据库和组件供货商改进了加工流程、刀具路径的建立和检查为了确保最佳性能，PRO/ENGINEERWILDFIRE将成为你提高NC编译程序效率的工具。使用作业管理器来处理刀具路径支持VERICUT（52）宏支持实体工具导出到VERICUT改进了制造
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